Hernán Guardia
ARQUITECTURA Y COMPONENTES DE REDES NGN
CONTENIDOS UNIDAD 2
Modelos de Referencia NGN • Plano de Acceso Transporte orte • Plano de Transp • Plano de Control • Plano de Servicios y Aplicaciones
Señalización TISPAN
Componentes de NGN
• Servicios • Arquitectura • Protocolos • Calidad de Servicios • Seguridad
• Gateway de Acceso: Media
Gateway • Gateway de Control de Acceso: Media Gateway Controller (SoftSwitch) • Gateway de Señalización: Signaling Signal ing Gate Gateway way
CONTENIDOS UNIDAD 2
Modelos de Referencia NGN • Plano de Acceso Transporte orte • Plano de Transp • Plano de Control • Plano de Servicios y Aplicaciones
Señalización TISPAN
Componentes de NGN
• Servicios • Arquitectura • Protocolos • Calidad de Servicios • Seguridad
• Gateway de Acceso: Media
Gateway • Gateway de Control de Acceso: Media Gateway Controller (SoftSwitch) • Gateway de Señalización: Signaling Signal ing Gate Gateway way
DESCRIPCIÓN
Según la ITU-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones) incluida en la recomendación Y2001:
Una Red de Siguiente Generación es una red basada en la transmisión de paquetes capaz de proveer servicios integrados, incluyendo los tradicionales servicios telefónicos y capaz de explotar al máximo el ancho de banda del canal, haciendo uso de las Tecnologías de Calidad del Servicio (QoS) de modo que el transporte transpor te sea totalmente independiente de la infraestructura de red utilizada. Además, ofrece acceso libre para usuarios de diferentes compañías telefónicas y apoya la movilidad que permite acceso multipunto a los usuarios.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE NGN
La transferencia estará basada en paquetes. Tendrá capacidades de banda ancha con calidad de servicio (QoS) extremo a extremo. Acceso sin restricciones de los usuarios a diferentes proveedores de servicios. Convergencia entre servicios fijos y móviles. Soporte de las múltiples tecnologías de última milla. Cumplimiento de todos los requisitos reglamentarios, por ejemplo en cuanto a comunicaciones de emergencia, seguridad, privacidad, interceptación legal, etc.
MODELO CONCEPTUAL
CONTENIDOS UNIDAD 2
Modelos de Referencia NGN • Plano de Acceso • Plano de Transporte • Plano de Control • Plano de Servicios y
Aplicaciones
Señalización TISPAN
Componentes de NGN
• Servicios • Arquitectura • Protocolos • Calidad de Servicios • Seguridad
• Gateway de Acceso: Media
Gateway • Gateway de Control de Acceso: Media Gateway Controller (SoftSwitch) • Gateway de Señalización: Signaling Gateway
MODELOS DE PROVISIÓN DE SERVICIOS
MODELO DE REFERENCIA NGN
MODELO DE REFERENCIA NGN
Este modelo de referencia puede sintetizarse en los siguientes puntos:
Arquitectura de red horizontal basada en una división diáfana de los planos de transporte, control y aplicación. El plano de transporte estará basado en tecnología de conmutación de paquetes IP/MPLS. Interfaces abiertas y protocolos estándares. Migración de las redes actuales a NGN. Definición, provisión y acceso a los servicios independiente de la tecnología de la red. Soporte de servicios de diferente naturaleza, real time/non real time, streaming, servicios multimedia (voz, video, texto). Calidad de servicios garantizada extremo a extremo. Seguridad. Movilidad generalizada.
ARQUITECTURA FUNCIONAL DE NGN
Para realizar, instalar y gestionar todo tipo de servicios en NGN, las infraestructuras son separadas en: Creación e instalación de servicios (Estrato de Servicios). Transporte (Estrato de Transporte).
ARQUITECTURA FUNCIONAL DE NGN Aplicaciones ANI
Funciones de Soporte de Aplicación y Funciones de Soporte de Servicio
Funciones de Control de Servicio
Perfiles de Usuario de Servicio n ó i t s e G e d s e n o i c n u F
Estrato de servicios Funciones de Control de Conexión a la Red Perfiles de Usuario de Transporte l e a d i n s F e o n i o r i c a n u u s U F
Funciones de Control de los Recursos y la Admisión
Funciones de Control de Transporte Funciones de Tratamiento de Medios
UNI
Funciones de Red de Acceso
Funciones de Frontera
Funciones de Transporte
Estrato de transporte Control Medios Gestión
Funciones de Transporte de Núcleo
Otras redes
Funciones de Pasarela NNI
ESTRATO DE SERVICIOS
El estrato de servicios de NGN proporciona las funciones que controlan y gestionan los servicios de red para hacer efectivos los servicios y aplicaciones de usuario final.
Estos servicios pueden implementarse mediante una recursión de varios estratos de servicios dentro de la red. Pueden ser servicios relacionados con aplicaciones de voz, datos o vídeo, dispuestos separadamente o combinados de alguna forma en el caso de aplicaciones multimedias.
CARACTERÍSTICAS DE LA CAPA DE SERVICIOS
En esta capa residen y ejecutan las aplicaciones que ofrecen los servicios a los clientes. Se ocupa de la conexión “lógica” con los usuarios y en donde se realiza la mayor parte de la gestión de datos. Los servicios han de estar separados del transporte, esto significa que la provisión de los servicios es independiente de la red por la que se transmiten. Una NGN debe ser capaz de ofrecer una amplia gama de servicios. Para ello debe poder operar con flexibilidad:
Transmisión en tiempo real o diferida. Diferentes velocidades de transferencia. Calidad de servicio adaptable. Posibilidad de dirigirse a diferentes audiencias (transmisión punto a punto, punto a multipunto, difusión).
ESTRATO DE TRANSPORTE
El estrato de transporte de NGN transfiere información entre entidades pares separadas físicamente. Se encarga de las tareas de conmutación, enrutamiento y transmisión de los paquetes IP. Ofrece los niveles de conectividad y de calidad de servicio requeridos por el nivel de servicios. Sustenta la transmisión de todos los flujos, ya sean de señalización o de información de usuario, es decir, todos los subsistemas hacen uso de las capacidades de este plano. Consiste en un conjunto de redes (acceso y troncal) que proporcionan conectividad IP y dispone de mecanismos para proporcionar calidad de servicio.
CAPA DE CONTROL
Infraestructura intermedia que permite la comunicación entre los niveles de servicio y de transporte. Coordina los elementos de las dos capas. Se encarga de asegurar el funcionamiento de la red de transporte con los servicios y aplicaciones, mediante la interpretación, generación, distribución y traducción de la señalización correspondiente, con protocolos como H.323, SIP, MGCP, MEGACO/H.248. El elemento más importante en esta capa es el Softswitch que proporciona el control de llamada y servicios inteligentes para redes de conmutación de paquetes. El Softswitch funciona como plataforma de integración para aplicaciones e intercambio de servicios.
PLANO DE GESTIÓN
Encargado de la gestión de los estratos de servicios y de transporte de NGN e incluye las funciones que se utilizan para gestionar entidades en los dos estratos.
MODELO FUNCIONAL PARA NGN
ARQUITECTURA FÍSICA DE NGN
En términos de arquitectura arquitectura de red, las NGN son fundamentalmente diferentes diferentes de las redes de circuitos circuit os conmutados tradicionales. En las redes de conmutación conmutaci ón de circuitos tradicionales la “inteligencia” está concentrada en el núcleo, en centrales de conmutación. En el modelo de NGN la inteligencia y la funcionalidad de conmutación o enrutamiento está descentralizada y se encuentra en el contorno o frontera de la red.
En el contexto NGN, “inteligencia” de red significa
conmutación, servicios de valor agregado, gestión de red y tráfico.
ARQUITECTURA DE RED NGN
La arquitectura de red básica de la NGN se puede dividir en tres segmentos principales:
El núcleo multiservicio.
El contorno o frontera “inteligente”.
El segmento de acceso.
ARQUITECTURA DE RED NGN RED DE PRÓXIMA GENERACIÓN ATM/ MPLS
Redes de Acceso Frame Relay
Red de Contorno Inteligente Conmutador de
RDSI
acceso de banda ancha Pasarela
Red de Núcleo Multiservicio
Gestión de red
IP, MPLS
IP Conmutadores/ enrutadores IP
DSLAM
xDSL
ATM: Modo de Transferencia Asíncrono DSL: Línea de Suscriptor Digital DSLAM: Módulo de Acceso DSL
Conmutador de borde de próxima generación
Cable Modem
Modem con marcación de cifras (dialup)
IP: Protocolo Internet ISDN: Red Digital de Servicios Integrados MPLS: Conmutación por Etiquetas Multiprotocolo
NÚCLEO MULTISERVICIO DE NGN
El núcleo multiservicio es el segmento central de la red que transporta múltiples servicios sobre enlaces ópticos de alta velocidad (típicamente a velocidades de Terabits o Petabits por segundo).
Esta parte de la red actúa como un sistema de transporte de larga distancia que interconecta segmentos del contorno inteligente. Los equipos o dispositivos que se emplean típicamente en este segmento de la red son conmutadores de núcleo ATM o MPLS, conmutadores SDH y enrutadores conmutadores.
CONTORNO INTELIGENTE DE NGN
El contorno inteligente contiene la mayor parte de la inteligencia de las redes de próxima generación.
La red de contorno inteligente es capaz de manejar diferentes tipos de tráfico de comuni cación y servicios y se conecta con la red de núcleo.
Esto permite la implementación de diferentes tipos de redes de acceso que son conectadas sin interrupción al mismo contorno inteligente. Los elementos comunes del contorno inteligente son pasarelas multiservicio, los que son capaces de mediar entre distintos protocolos de transporte, control/señalización y gestión, tanto en el lado del segmento de núcleo como en el lado del segmento de acceso de NGN.
La red de contorno inteligente es capaz también de crear y gestionar nuevos servicios.
Esta característica permite a los usuarios personalizar sus redes. Permite también a los proveedores de servicio generar y prestar nuevos servicios sin intervención de los suministradores o fabricantes de los equipos.
SEGMENTO DE ACCESO DE NGN
El segmento de acceso de las redes NGN consiste de distintas tecnologías de acceso de banda ancha.
A medida que se vaya requiriendo más capacidad, las redes de acceso irán migrando hacia el uso de tecnologías de fibra óptica como sus principales medios de transmisión. Las soluciones inalámbricas de banda ancha van a prevalecer en las aplicaciones móviles o portátiles (p. ej., WLAN, WiMAX, 3G, 4G, etc.)
VISIÓN INTEGRADA DE ARQUITECTURA FÍSICA Y FUNCIONAL DE NGN Servicio Aplicaciones IP Contenido Entorno Local Virtual (VHE) Aplicaciones/ Contenidos Arquitectura de servicio para usuario final abierta •
Contenido
• •
Aplicaciones Control y control Control de de llamadas comunicaciones Gestión de sesión
Movilidad
•
G e s t i ó n
Servidores Servicios de telefonía
Telefonía
Mensajería
Localización de posición
• •
Datos móviles
Gestión de la movilidad
Conectividad Conectividad (Redes de acceso en el Transcodificación y red de núcleo) borde de la red
Telefonía móvil
VoIP
Otras redes IP/Multiservicio
•
•
• •
Dispositivos de plano de usuario Conmutación Enruramiento
Multimedios
Red de núcleo multi-servicios
Acceso
Móvil
Acceso
Otras redes telefónicas Acceso
CATV
Fijo Clientes
CONTENIDOS UNIDAD 2
Modelos de Referencia NGN • Plano de Acceso • Plano de Transporte • Plano de Control • Plano de Servicios y
Aplicaciones
Señalización TISPAN • Servicios • Arquitectura • Protocolos • Calidad de Servicios • Seguridad
Componentes de NGN • Gateway de Acceso: Media
Gateway
• Gateway de Control de Acceso:
Media Gateway Controller (SoftSwitch) • Gateway de Señalización: Signaling Gateway
ORIGEN DE TISPAN
TISPAN (Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks). Es una rama de estandarización de ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Su origen tiene lugar en el año 2003, como fusión de otros dos cuerpos de ETSI, TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks) y SPAN (Services and Protocols for Advanced Networks). Su principal objetivo es mostrar la visión europea de la NGN (Next Generation Networking).
COMPETENCIAS DE TISPAN
TISPAN está centrada en redes fijas, en la evolución de redes basadas en conmutación de circuitos a conmutación de paquetes, pero con una arquitectura que pueda ser usada en ambos casos. Pretende asegurar, que los usuarios conectados a redes basadas en IP puedan comunicarse con usuarios en redes tradicionales de circuitos, tales como: PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN y GSM (Global System for Mobile Communication). TISPAN se encarga por tanto de todos los aspectos relativos a la estandarización de la convergencia de redes, tanto en el presente como en el futuro, incluyendo a NGN. Considera aspectos de servicios, arquitectura, protocolos, seguridad y movilidad dentro de las redes fijas.
GRUPOS DE TRABAJO
TISPAN está estructurado como un solo comité técnico con competencias centrales bajo las cuales existen Grupos de Trabajo (Working Groups). Dichos grupos de trabajo son: WG1. WG2. WG3. WG4. WG5. WG6. WG7. WG8.
Servicios y Aplicaciones. Arquitectura. Protocolo. Numeración, Direccionamiento y Encaminamiento. Calidad de Servicio. Testing. Seguridad. Gestión de Red.
ORIGEN IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM (IMS)
Creada en 1999 por un foro industrial llamado 3G.IP. Posteriormente fue llevada al Proyecto de Tercera Generación (3GPP), como parte de su trabajo de estandarización para sistemas móviles 3G en redes UMTS. La primera versión del 3GPP, (3GPP-r5) definía la evolución de 2G a 3G, al añadir multimedia basada en tecnología SIP, además de soportar redes GSM y GPRS. Más tarde 3GPP2 añade soporte a CDMA2000, un protocolo híbrido 2.5G/3G que usa Code Division Multiple Acces, un esquema de acceso múltiple para transmitir voz, datos, radio digital, etc. entre sistemas móviles. Las últimas versiones de 3GPP, 3GPP-r6 y 3GGP-r7 añaden a las versiones anteriores la posibilidad de trabajar entre redes WLAN y soporte para redes fijas, trabajando conjuntamente con TISPAN. La arquitectura TISPAN tiene como base IMS.
ARQUITECTURA TISPAN
SERVICIOS IMS
Hay una gran variedad de aplicaciones en entorno IMS ya disponibles en el mercado o posibles aplicaciones futuras, las que se pueden clasificar en los siguientes segmentos:
Servicios de Accesibilidad. Servicio “Botón Rojo” y Teleasistencia. Servicio “Sígueme”. Servicio “IMR” o Teléfono Único. Servicio “Envío Inteligente de Mensajes”.
Servicios para Entornos Empresariales. Servicios de Comunidades de Usuarios IMS y sus habilitadores de Presencia y Localización.
CALIDAD DE SERVICIO
Es el efecto global de la calidad de funcionamiento de un servicio, que determina el grado de satisfacción de un usuario de un servicio (ITU E.800).
CALIDAD DE EXPERIENCIA (QOE) Es una medida puramente subjetiva desde la perspectiva del usuario sobre el valor total del servicio proporcionado. QoE no se puede tomar simplemente como calidad eficaz del servicio. QoE toma en consideración cada factor que el usuario considere como valor agregado tal como flexibilidad, movilidad, seguridad, coste, personalización entre otras.
NETWORK PERFORMANCE (NP) El NP se refiere a la calidad del servicio de un producto de telecomunicaciones según es considerado por el cliente. Hay muchas maneras diferentes de medir el NP, pues cada red es diferente en naturaleza y diseño.
REFERENCIA GENERAL DE QOE, QOS, NP EN NGN
CALIDAD DE SERVICIO NGN TISPAN utiliza mecanismos de monitoreo de recursos y reportes, que le permiten conocer el estado actual de recursos disponibles en el segmento de transporte y que serán utilizados para remitir los flujos de medios a través de éstos proporcionándoles calidad de servicio (QoS). En el ámbito de la primera versión NGN TISPAN se han considerado dos mecanismos para el control dinámico de QoS, conocidos como:
QoS Garantizado. QoS Relativo.
QOS GARANTIZADO Se utiliza para la entregar servicios con límites absolutos en varios o todos los parámetros (jitter, latencia, pérdida, etc.). Se caracteriza por la reserva previa de los recursos antes de proporcionar el servicio. El RACS (Resource and Admisión Control Subsystem) se encarga del control de admisión en la red de acceso adaptando el tráfico a la reserva efectuada.
QOS RELATIVO Utiliza Diferenciación de Tráfico (DiffServ) para el manejo de colas de cada tipo de Clases de Tráficos, estableciendo una priorización de estas colas en la red de acceso. RACS no considera otros modelos como best effort o reservas estáticas.
QOS EN NGN
SEGURIDAD EN NGN
La seguridad en NGN debe definir las acciones y las tecnologías que se ejecutarán y operarán en una organización. La seguridad de cualquier servicio IP, depende principalmente de la arquitectura de red, de la puesta en práctica y de la capacidad de la organización. Se debe definir un modelo de seguridad para alcanzar excelencia operacional basada en políticas de seguridad y procesos que permitan alcanzar transparencia, control y alta disponibilidad.
SEGURIDAD EN NGN
SEGURIDAD EN NGN
La arquitectura de seguridad NGN se ha divido en bloques, que describen interfaces, funciones y protocolos de seguridad. Estos bloques en los que se basa la arquitectura de seguridad son:
Dominios de seguridad NGN. Servicios de seguridad que cubren autenticación, autorización, aplicación de políticas, confidencialidad e integridad. Protocolos de seguridad. Pasarela residencial IMS (IP Multimedia Subsystem) para asegurar el acceso a usuarios predeterminados. Mecanismos de seguridad específicos en el subsistema de enlace de red.
CONTENIDOS UNIDAD 2
Componentes de NGN Modelos de Referencia NGN •Plano de Acceso •Plano de Transporte •Plano de Control •Plano de Servicios y
Aplicaciones
Señalización TISPAN •Servicios •Arquitectura •Protocolos •Calidad de Servicios •Seguridad
• Gateway de Acceso: Media
Gateway • Gateway de Control de Acceso: Media Gateway Controller (SoftSwitch) • Gateway de Señalización: Signaling Gateway
ARQUITECTURA GLOBAL DE RED NGN
RED NGN
PASARELA DE ACCESO/ENLACES
Access Media Gateway (AMG), también conocido como Universal Access Unit (UAU). Proporciona acceso de los abonados a redes y servicio NGN (red de paquetes). Es decir, convierten los flujos de trafico de acceso analógico (POTS) o los mecanismos de acceso de 2Mb/s en paquetes.
PASARELAS DE SEÑALIZACIÓN Signalling Gateway (SG). Conecta la red SS7 con la red IP realizando una conversión de señalización de los protocolos TDM a los protocolos NGN.
SOFTSWITCH /MGC
También es conocido como Call Agent o Media Gateway Controller (MGC). Permite la provisión, supervisión, recuperación y análisis del desempeño de extremo a extremo necesarios para dirigir la red. Dentro de sus funciones encontramos:
Sirve como plataforma de integración para aplicaciones e intercambio de servicios. Realiza funciones de control de llamadas y control de la conexión en tiempo real de los servicios y de la red. Realiza la función de una pasarela de señalización o usa una pasarela de señalización para trabajar conjuntamente con la red de señalización RTPC N7. Provee conexión a los Servidores de Red Inteligente/Aplicaciones para proveer los mismos servicios que los disponibles para los abonados TDM.
ARQUITECTURA DE SOFTSWITCH Un softswitch puede estar compuesto por uno o más componentes. Los principales componentes son:
Gateway Controller (Controlador de Pasarela). Signalling Gateway (Pasarela de Señalización). Media Gateway (Pasarela de Medios). Media Server (Servidor de Medios). Feature Server (Servidor de Capacidades).
ARQUITECTURA DE SOFTSWITCH
GATEWAY CONTROLLER
Es la unidad funcional del Softswitch. Mantiene las normas para el procesamiento de llamadas, por medio del Media Gateway y el Signalling Gateway. Sirve de puente para redes de diferentes características, incluyendo PSTN, SS7 y redes IP. Es responsable del manejo del tráfico de Voz y Datos a través de varias redes. Un Gateway Controller combinado con el Media Gateway y el Signalling Gateway representan la mínima configuración de un Softswitch. Frecuentemente esta unidad es referida como Call Agent o Media Gateway Controller. Algunas veces el Call Agent es referido como el centro operativo del Softswitch.
SIGNALLING GATEWAY
Sirve como puente entre la red de señalización SS7 y y la red IP bajo el control del Gateway Controller. El Signalling Gateway hace aparecer al Softswitch como un nodo en la red SS7. El Signalling Gateway únicamente maneja señalización SS7, responsable de ejecutar el establecimiento y desconexión de la llamada. Sus principales características son:
Proveer conectividad física para la red SS7 vía T1/E1 o T1/V.35. Capaz de transportar información SS7 entre Gateway Controller y el Signalling Gateway a través de IP. Proporciona una ruta de transmisión para la voz y opcionalmente para los datos. Alta disponibilidad de operación para servicios de telecomunicaciones.
MEDIA GATEWAY
El media gateway permite la conversión de la data desde un formato a otro. Proporciona el transporte de voz, datos, fax y video entre la Red IP y la red PSTN. El componente más básico que posee el Media Gateway es el DSP (Digital Signal Processors). El DSP se encarga de las funciones de conversión de analógico a digital, los códigos de compresión de audio/video, cancelación del eco, detección del silencio, la señal de salida de DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency) y su función más importante es la traslación de la voz en paquetes para poder ser comprendidos por la red IP.
MEDIA SERVER Mejora las características funcionales del Softswitch. Si es requerido soporta Digital Signal Processing (DSP) así como las funcionalidad de IVR. El Media Server usualmente se clasifica de manera separada del Feature Server porque contiene las aplicaciones de procesamiento del medio.
FEATURE SERVER Se define como una aplicación al nivel de servidor que hospeda un conjunto de servicios. Estos servicios de valor agregado pueden ser parte del Call Agent o pueden ser desarrollados separadamente. Las aplicaciones se comunican con el Call Agent a través de los protocolos SIP, H.323 y otros.
PROTOCOLO H-248
Protocolo estándar definido por la UIT-T (también conocido como MEGACO). Realiza gestión de sesiones y señalización durante la comunicación entre una pasarela de medios y el controlador de pasarelas de medios. Establece, mantiene y finaliza llamadas entre múltiples extremos.
CONCEPTO Y ARQUITECTURA DE REDES NGN
MPLS (MULTIPROTOCOL LABEL SWITCH)
Protocolo que asigna etiquetas a los paquetes de información para permitir a los enrutadores tratar y enviar los flujos en los caminos de red de acuerdo a las prioridades de cada categoría. Establece túneles para el reenvío extremo a extremo. La etiqueta es un identificador corto de significado local que se utiliza para identificar la clase de reenvío equivalente (FEC) a la que se asigna cada paquete. En MPLS los paquetes son conmutados, no ruteados, además logra soportar cualquier protocolo de capa de red y capa de enlace.
CAC (CALL ACCEPTANCE CONTROL)
Acepta o rechaza el trafico entrante en la red para permitir el tráfico que garantice los SLAs (Acuerdos de Nivel de Servicio).
